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第三章 钢结构的连接3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。
钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN （设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。
解：（1）三面围焊 2160/w f f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸：,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=，,min 5.2f h mm ≥==， 8f h mm =内力分配：30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑ 3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-=焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。
22196.691100.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。
（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h m m = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算：116673720.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑，则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。
223332480.720.76160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060260262481=⨯=<=⨯+='，取260mm 。
（完整版）钢结构课后习题第三章第三章部分习题参考答案3.8 已知A3F 钢板截⾯mm mm 20500?⽤对接直焊缝拼接，采⽤⼿⼯焊焊条E43型，⽤引弧板，按Ⅲ级焊缝质量检验，试求焊缝所能承受的最⼤轴⼼拉⼒设计值。
解：焊缝质量等级为Ⅱ级，抗拉的强度设计值20.85182.75/w f f f N mm == 采⽤引弧板，故焊缝长度500w l b mm ==承受的最⼤轴⼼拉⼒设计值3500*20*182.75*101827.5N btf kN -===3.9 焊接⼯字形截⾯梁，在腹板上设⼀道拼接的对接焊缝(如图3-66)，拼接处作⽤荷载设计值：弯矩M=1122kN ·mm ，剪⼒V=374kN ，钢材为Q235B ，焊条为E43型，半⾃动焊，三级检验标准，试验算该焊缝的强度。
解：（1）焊缝截⾯的⼏何特性惯性矩3341(28102.827.2100)26820612x I cm =-= ⼀块翼缘板对x 轴的⾯积矩3128 1.4(507)2234.4X S cm =??+=半个截⾯对x 轴的⾯积矩31500.8253234.4X X S S cm =+??=（2）焊缝强度验算焊缝下端的剪应⼒33214374102234.41038.9/268206108x x w VS N mm I t τ===?? 焊缝下端的拉应62max4112210500209/0.852********x M h N mm f I σ??=?==>? 所以，该焊缝不满⾜强度要求（建议将焊缝等级质量提为⼆级）则 max σ2209/N mm =<215f =2/N mm下端点处的折算应2222max 3219.6/ 1.1236.5/N mm f N mm στ+=<=且焊缝中点处剪应⼒33224374103234.41056.3/125/268206108w x v x w VS N mm f N mm I t τ===<=??3.10 试设计如图3-67所⽰双⾓钢和节点板间的⾓焊缝连接。
钢结构辅导资料七主题：第三章钢结构的连接第四节角焊缝构造及计算第五节焊接残余应力和残余变形学习时间： 2013年5月13日－5月19日内容：这周我们将学习本门课的第三章钢结构的连接。
第三章钢结构的连接第四节角焊缝构造及计算第五节焊接残余应力和残余变形一、学习要求1、掌握角焊缝构造及计算；2、熟悉焊接残余应力和残余变形。
二、主要内容基本概念：角焊缝，残余应力和残余变形。
知识点：角焊缝连接的方法、构造要求、设计和计算；焊接残余应力和残余变形的影响与防止的措施。
（一）角焊缝构造及计算1、角焊缝的工作性能与特点（1）角焊缝不是焊件截面的延续，而是焊在焊件的边缘。
分直角角焊缝和斜角角焊缝，前者用于相互成正交的两个焊件之间的连接，后者用于斜交的两个焊件之间的连接，如钢管结构。
（2）按受力方向不同，角焊缝分正面角焊缝、侧面角焊缝和斜焊缝三种。
角焊缝的受力很复杂，正面角焊缝受拉、弯和剪，以受拉为主，因而承载力和弹性模量都较高。
侧面角焊缝也受拉、弯和剪，但以受剪为主，因而承载力和弹性模量都较低。
图7.1 正面角焊缝的应力分析图7.2 侧面角焊缝的应力分析直角角焊缝的截面形式：① 普通式：同于一般情况。
② 平坦式：常用于动荷结构中的端焊缝。
③ 凹面式：常用于动荷结构中的侧焊缝。
应力状态分析和破坏位臵：① 侧焊缝：侧焊缝受轴心力作用，主要承受剪力。
破坏源：两端焊口缺陷处。
破坏截面：在最小截面上。
② 端焊缝：端焊缝受轴心力作用，应力状态复杂，两焊脚边均有拉力、应力、剪力作用。
破坏源：在焊根应力集中处。
2、角焊缝的构造要求（1）最小焊脚尺寸min f h ——防止焊缝冷却过快产生裂缝。
①手工焊：min f h =②自动焊：min 1f h mm =③T 形单面焊缝：min 1f h mm = ④当 4t mm ≤时：min f h t =注：max t 为较厚焊件的厚度(单位为mm)。
（2）最大焊脚尺寸max f h ——避免焊件产生脆裂、烧穿。
第三章 钢结构的连接3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。
钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN （设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。
解：（1）三面围焊 2160/wf f N m m = 123α= 213α= 确定焊脚尺寸：,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=，,min 5.2f h mm ≥==， 8f h mm =内力分配：30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-=焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。
22196.691100.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。
（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h m m = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算：116673720.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑，则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。
223332480.720.76160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060260262481=⨯=<=⨯+='，取260mm 。
第三章 钢结构的连接3。
1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3。
80)。
钢材为Q235B,焊条为E43型，手工焊,轴心力N=1000KN （设计值）,分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。
解：（1）三面围焊 2160/w f f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸:,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=， ,min min 1.5 1.512 5.2f h t mm ≥==， 8f h mm =内力分配:30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑ 3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-=焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑, 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。
22196.691100.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑, 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=,取120mm 。
（2)两面侧焊确定焊脚尺寸:同上，取18f h mm =， 26f h mm = 内力分配:22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算：116673720.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑,则实际焊缝长度为：mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+=',取390mm 。
《钢结构设计》课程大纲课程代码CV423课程名称中文名：钢结构设计英文名：Steel Structure Design课程类别专业课修读类别必修学分 2 学时32 开课学期第7学期开课单位船舶海洋与建筑工程学院土木工程系适用专业土木工程专业先修课程钢结构基本原理、结构力学教材及主要参考书教材：钢结构（下册），房屋建筑钢结构设计(第三版)，陈绍蕃，郭成喜主编，中国建筑工业出版社，2014，ISBN: 978-7-112-16500-1 参考书：1.钢结构（上册），钢结构基础(第三版)，陈绍蕃，顾强主编，中国建筑工业出版社，2014，ISBN: 978-7-112-16499-8.2.建筑钢结构设计（第二版），马人乐等编著，同济大学出版社，2008，ISBN: 978-7-560-83833-5.一课程简介《钢结构设计》是一门与工程实际紧密结合的课程，主要培养学生从事各类钢结构设计的能力，以及思考问题和解决工程实际问题的能力。
其主要任务是介绍钢结构的常用结构体系，讲授各类结构体系的分析设计方法和思路，实用性讲解钢结构工程设计、施工中常见问题的处理方法。
通过学习该课程，使学生对各种类型钢结构体系有全面的了解和认识，并能掌握钢结构的体系构成、受力特点、分析方法和设计过程。
该课程主要围绕钢结构体系、结构分析和结构设计三条主线，使学生全面掌握钢结构构件、节点和单体的设计方法和过程。
二本课程所支撑的毕业要求本课程支撑的毕业要求及比重如下：序号毕业要求指标点毕业要求指标点具体内容支撑比重1 毕业要求3.1 具有完成土木工程结构构件、节点和单体的设计能力。
100%1. 本课程内容与毕业要求指标点的对应关系教学内容毕业要求指标点理论教学第一章绪论毕业要求3.1 第二章轻型门式刚架结构毕业要求3.1 第三章中、重型厂房结构设计毕业要求3.1 第四章大跨屋盖结构毕业要求3.1 第五章多层及高层房屋结构毕业要求3.1 第六章钢结构设计与施工毕业要求3.12. 毕业要求指标点在本课程中的实现路径本课程通过设立若干课程目标来实现对毕业要求指标点的支撑。
第三章 构件截面承载力--强度钢结构承载能力分3个层次截面承载力：材料强度、应力性质及其在截面上分布属强度问题。
构件承载力：构件最大截面未到强度极限之前因丧失稳定而失稳，取决于构件整体刚度，指稳定承载力。
结构承载力：与失稳有关。
3.1 轴心受力构件的强度及截面选择3.1.1 轴心受力构件的应用及截面形式主要用于承重钢结构，如平面、空间桁架和网架等。
轴心受力截面形式：1）热轧型钢截面2）冷弯薄壁型钢截面3）型钢和钢板连接而成的组合截面（实腹式、格构式）（P48页）对截面形式要求：1）提供强度所需截面积2）制作简单3）与相邻构件便于连接4）截面开展而壁厚较薄，满足刚度要求（截面积决定了稳定承载力，面积大整体刚度大，构件稳定性好）。
3.1.2 轴心受拉构件强度由εσ-关系可得：承载极限是截面平均应力达到抗拉强度u f ，但缺少安全储备，且y f 后变形过大，不符合继续承载能力，因此以平均应力y f ≤为准则，以孔洞为例。
规范：轴心受力构件强度计算：规定净截面平均应力不应超过钢材强度设计值f A N n ≤=/σN ：轴心拉力设计值； An ：构件净截面面积；R y f f γ/=: 钢材抗拉强度设计值 R γ:构件抗力分项系数Q235钢078.1=R γ，Q345，Q390，Q420111.1=R γ49页孔洞理解见书例题P493.1.3 轴心受压构件强度原则上与受拉构件没有区别，但一般情况下，轴心受压构件的承载力由稳定性决定，具体见4章。
3.1.4 索的受力性能和强度计算钢索广泛用于悬索结构，张拉结构，桅杆和预应力结构，一般为高强钢丝组成的平行钢丝束，钢绞线，钢丝绳等。
索是一种柔性构件，内力不仅与荷载有关，而且与变形有关，具有很强几何非线性，但我们通常采用下面的假设：1）理想柔性，不能受压，也不能抗弯。
2）材料符合虎克定理。
在此假设下内力与位移按弹性阶段进行计算。
加载初期（0-1）存在少量松弛变形，主要部分（1-2）线性关系，接近强度极限（2-3）明显曲线性质（图见下）实际工程对钢索预拉张，形成虚线应力—应变关系，很大范围是线性的高强度钢丝组成钢索初次拉伸时应力—应变曲线钢索强度计算采用容许应力法：k f A N k k //maxk N ：钢索最大拉力标准值 A ：钢索有效截面积k f :材料强度标准值 k ：安全系数2.5-3.03.2 梁的类型和强度3.2.1 梁类型按制作方法：型钢梁：热轧型钢梁（工字梁、槽钢、H 型钢）。
